特高压线路绝缘子串的无线电干扰

Radio Interference from Insulator-string on UHV Lines

　　Abstract　This paper briefly introdues the generation of radio interference from insulator-string and measurement method. According to the set radio interference limit of UHV lines, it presents the test level of radio interference from insulator-string on UHV lines.
　　Key words　UHV lines　insulator-string　radio interference

0　引　言
　　高压架空线路的无线电干扰包括导线电晕、绝缘子表面局部放电和金具的电晕，其中导线电晕通常是线路无线电干扰的主要根源。特高压输电前期研究中关于无线电干扰的计算结果表明［1］，距边导线投影20　m处干扰与现有500　kV线路的干扰水平相当，无线电干扰限值可以确定在55～58　dB　μV／m(500　kV线路为55　dB　μV／m)。通过选用较小截面的导线并适当增加次导线根数的方式来降低线路干扰水平，尽管经济而有效，但对国内8×400分裂导线的特高压试验线段无线电干扰测量，仍能测到绝缘子串发出的可听噪声。因此，直线塔悬垂绝缘子串的无线电干扰不可忽视。

1　绝缘子串无线电干扰的产生
　　当绝缘子表面存在较大电位差时，局部将出现持续的闪络；绝缘子的钢帽(或钢脚)也会因表面电位梯度较大而发生电晕，所形成的重复性脉冲电流注入导线，加上导线中电晕产生的干扰电流，使得线路的无线电干扰增强。串长为40片的绝缘子串电压分布试验［2］表明，电压为1　100　kV(相电压635　kV)时，靠导线的第一片绝缘子承受38　kV运行电压(如图1)，这片绝缘子是否发生持久的电晕放电和无线电干扰，需要进一步的研究。
　　因此，绝缘子串无线电干扰的大小可作为绝缘子选型、绝缘子串及其均压环设计的重要依据。

2　绝缘子串无线电干扰试验
　　根据CISPR18-2［3］和GB11604-89《高压电器设备无线电干扰测量方法》，测量绝缘子串的无线电干扰电压。图2中耦合网络的阻抗R为300　Ω，由于阻波器F对脉冲电流的阻断作用和电容器C的耦合作用，绝缘子串的无线电干扰电压即绝缘子串产生的脉冲电流在300　Ω阻抗上的压降，可通过测量接收机M测出。
 

图1　绝缘子串的电压分布
 

图2　测量回路

　　有关试验表明［4］，特高压线路绝缘子串带电端加均压环具有明显的降低无线电干扰电压作用，其效果随均压环结构及尺寸不同而不同。其原则是充分利用导线的屏蔽作用。采用小尺寸、多个均压环时，特高压绝缘子串的无线电干扰电压水平甚至低于现有500　kV线路。

3　绝缘子串无线电干扰试验水平
　　根据CISPR18-2，以整串绝缘子产生的脉冲干扰电流I与一相导线在一个档距中产生的总电流IL(主要是导线电晕产生)之比评价绝缘子和导线的相对影响。若I<IL，则绝缘子串的干扰电流影响小；若I=IL，则绝缘子串的干扰电流使线路的总干扰增加3　dB；如果I>IL，则线路的干扰主要取决于绝缘子串的影响。若I≤IL/3，即绝缘子的干扰电流低于总电流IL10　dB，则线路的干扰水平约增加0.5　dB。因其太小，实际上测不出。所以CISPR规定绝缘子串的无线电干扰按这一原则控制。
 

图3　有关计算参数

　　若特高压线路的无线电干扰限值为58　dB　μV／m，并以限值减去10　dB作为好天气时的平均值［5］，则好天气时无线电干扰<48　dB　μV／m，即<251　μV／m。其对应导线中的干扰电流可由下式［6］得出：

(1)

　　式中：E为电场强度；H为磁场强度；h为导线高度；P为磁场穿透深度。

(2)

　　将ρ＝100　Ω*m，μ0＝4π×10－7　H／m，f=0.5　MHz等参数值代入(2)式，得出P为7.12。再将P值及h=20　m代入(1)式，得出：E=2.81IL。因E<251　μV／m，则有IL<89.4　μA。由I≤IL/3，得出在实验室条件下绝缘子串产生的干扰电流≤29.8　μA。
　　采用图2的方法测量，得出特高压线路绝缘子串产生的无线电干扰电压(300　Ω阻抗上的压降)小于8　940　μV，或79　dB　μV。

4　结论及建议
　特高压线路长串绝缘子的型号、金具设计、均压环尺寸及结构对特高压线路无线电干扰的整体水平有较大影响。应根据确定长串绝缘子的无线电干扰电压水平(建议为79　dB　μV)来分析研究绝缘子选型、绝缘子串、金具或均压环布置的合理性。

作者简介：
邬　雄　1962年生，硕士，教授级高工，从事电力系统电磁环境和电磁兼容研究，电话：(027)87445903。
万保权　1972年生，工程师，从事电力电子和电磁兼容研究。
蒋　虹　1955年生，工程师，从事电力系统电磁环境研究。
作者单位：国家电力公司武汉高压研究所(武汉430074)　邬　雄　万保权　蒋　虹

参考文献

　1　邬　雄等.特高压输电线路对环境影响的研究.武汉，电力部武汉高压研究所研究报告，1995
　2　许　中等.特高压外绝缘工频试验研究报告.武汉，电力部武汉高压研究所研究报告，1995
　3　CISPR18-2. Radio interference characteristics of overhead power lines and high-voltage equipment Part 2: methods of measurement and procedure for determining limits， 1986
　4　Fujimura T. Studies on corona performance of insulator assemblies for UHV transmission lines. IEEE Trans PAS, 1979, 98(3):860
　5　GB/5707-1995.《高压交流架空送电线无线电干扰限值》
　6　Cortian R et al. A general method for the analysis of radio interference measurement on short multi-conductor lines. IEEE Trans PAS, 1983, 102(1):4